O que é gêmeo digital (digital twin) [GA]

Considere a existência de dois tipos de dados associados ao ativo construído: os dados obtidos do edifício real, capturados de sua manifestação concreta (dados reais), e os dados gerados no ambiente digital, virtual ou de simulações da máquina (dados sintéticos). O processo de idealização, projeto, viabilização, construção, operação, manutenção, recondicionamento e desativação do edifício envolve inúmeros processos de interação entre esses dois tipos de dados.

Idas e vindas são comuns, não apenas nos processos da arquitetura, mas também nos demais processos envolvendo outros agentes e contextos. O resultados dessas interações têm impactos diretos na qualidade construtiva, na sustentabilidade do ativo, nos custos e nos prazos.

A abordagem baseada nos resultados inicia os processos de projeto a partir dos benefícios esperados para usuários, comunidade e ambiente, travando-os como metas a serem atingidas, e trabalha com dados granulares de melhor qualidade e em ambiente conectado de forma a aplicar adequadamente no mundo real, sobre o qual se acumula conhecimento digital. Utiliza a cocriação com ferramentas de inteligência artificial (IA), simulando muitos cenários diferentes e selecionando aquele que apresentar melhor desempenho nos aspectos de interesse. Os resultados dessas interações deverão ter impactos não apenas em qualidade, sustentabilidade, custos e prazos, mas também em habitabilidade do ativo ou contexto, diversidade de soluções para a diversidade da demanda, considerar a receita operacional líquida do ativo, melhorar a experiência humana e ser acessível.

Gêmeos digitais (digital twins) representam o caminho mais curto, do ponto de vista atual, para chegarmos a este tipo de processo de desenvolvimento de ativos. São cada vez mais utilizados para operação e manutenção (O&M) de ativos, e estão gerenciando e acionando medidas de manutenção simples, para só posteriormente informar o monitoramento humano. A ideia é bastante simples: da mesma forma que perseguimos, desde o Renascimento, o conceito de reproduzir no mundo real e tangível em uma projeção abstrata (o projeto, dado sintético), agora fazemos também o oposto de forma padronizada. A ideia é haver a maior correspondência possível entre o que está acontecendo no edifício real e o que está sendo registrado num equivalente virtual – no gêmeo digital.

Existe uma função diferente ao gêmeo digital em cada fase do ciclo de vida do ativo. Durante a idealização e projeto do edifício, gêmeos digitais alimentam uma base de dados acessada pelos projetistas, que gerenciam, controlam e reutilizam esses dados para a melhoria contínua do conjunto total de projetos desenvolvidos. Já na fase de operação e manutenção (O&M), são usados com o objetivo de executar tarefas com menor risco e de forma mais eficiente e assertiva.

O gêmeo digital acumula um grande conjunto de dados, que incluem:

• Dados georreferenciados do ativo, localizando com precisão no globo terrestre.
• Dados da construção em si, de equipamentos, sistemas e de outros ativos incorporados.
• Dados de processos permanentes, como fluxos de tarefas de O&M, cronogramas, datas previstas de manutenção programada, configurações e ajustes de ativos etc.
• Dados de internet das coisas (IoT) obtidos a partir de sensores e outros medidores de dados em tempo real, dados de ocupação do edifício, dados do ambiente interno etc.
• Dados do ativo enquanto negócio, como aluguéis atuais, informações de zeladoria, unidades ou andares livres, receita por andar ou por metro quadrado etc.
• Dados da construção (AEC), incluindo informações BIM, desenhos e projetos do edifício, ambiente comum de dados (CDE) etc.
• Dados externos alimentados por terceiros.

Veja que o gêmeo digital é capaz de acompanhar o conforto ambiental e a salubridade do edifício em tempo real, permanentemente, e tomar as ações necessárias para que se mantenha dentro de um padrão adequado. Ele também pode acessar informações de circuito fechado de câmeras (CFTV) e reconhecer pessoas, comportamentos e fluxos humanos com o apoio da IA. Esses recursos e ferramentas já estão disponíveis. Com isso, a própria IA já está otimizando o fluxo de pessoas em edifícios para reduzir tempo de espera por elevadores, por exemplo. Já existem edifícios nos quais a IA escalona os horários de saída para almoço para que os deslocamentos de pessoas dentro do edifício sejam otimizados.

Quando o gêmeo digital atinge determinado patamar de maturidade, absorve outras funções adicionais. O primeiro nível de maturidade o torna autônomo, e o edifício passa a ser gerido pela IA, inicialmente monitorado por humanos, depois pela própria IA. Isso acontece quando a IA adquire a habilidade de aprender sobre o edifício com eficiência. Neste estágio, a IA age de forma autônoma para corrigir problemas e mantém supervisão de todos os sistemas automáticos do edifício para garantir que não haja falhas.

O segundo nível de maturidade é chamado de gêmeo digital abrangente, caracterizado pela inclusão de simulações em tempo real para cenários hipotéticos atuais ou futuros. Neste nível, a IA passa a utilizar ferramentas de análise prescritiva e de projeto generativo (generative design) para otimizar a operação, manutenção ou alongar o ciclo de vida do edifício.

O próximo passo (terceiro nível) é o gêmeo digital preditivo, quando a IA passa a se utilizar de muito mais informações de feedback para alimentar ferramentas de análise avançadas e aprendizagem de máquina (machine learning) com o objetivo de fazer previsões por meio de análise multivariada de dados. Isso faz com que o gêmeo digital passe a fazer alertas sobre riscos potenciais e dê insights ao gestor humano sobre possíveis melhorias.

O quarto patamar de maturidade é atingido quando o gêmeo digital adquire o papel informativo, alimentando sistemas e sensores IoT do edifício com suas próprias informações e direcionando os “sentidos” do edifício para a priorização inteligente.

Por fim, o quinto patamar identificado até o momento é o do gêmeo digital descritivo, capaz de modelar em BIM ou em modelos 3D alterações captadas por câmeras e sensores, alimentar bases georreferenciadas (GIS) e divulgar atualizações de informações em tempo real de forma completamente autônoma. Todos esses sistemas já existem e são utilizados em edifícios reais, como no Aeroporto Internacional de Seul, na Coréia do Sul.

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[GA] Esta marca sinaliza texto sobre Gestão Arquitetônica.